第一节-无机非金属材料的主角——硅.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第四章 非金属及其化合物,第一节 无机非金属材料的主角,硅,第一课时,1,硅元素,(silicon),在地壳中的含量,氧,48.6%,硅,26.3%,铝,7.73%,铁,4.75%,钙,3.45%,钠,2.74%,钾,2.47%,镁,2.00%,氢,0.16%,其他,1.20%,硅,26.3%,2,硅的氧化物及硅酸盐构成了地壳中大部分的岩石、沙子和土壤、约占地壳总量的,90%,以上。,3,1,、存在：没有游离态，只有化合态,2,、分布：自然界中分布广泛，在地壳中居第二位，仅次于氧。是构成矿物和岩石的基本元素。,一、硅单质,4,Si,最外层电子数是,4,，碳也是。,思考,2,：碳、硅原子主要显几价？,正四价（,+4,价）,思考,1,：硅原子最外层电子数是多少？我们很熟悉的哪种元素最外层电子数与它相同？,+14,2 8 4,3,、原子结构,5,6,4.,物理性质,结构类似金刚石，为硬而脆的灰黑色固体,熔点高,硬度大。,7,5.,用途,晶体硅的导电性介于导体和绝缘体之间,是良好的,半导体材料,硅是信息技术的关键材料,硅太阳能电池,利用硅的半导体性能，制成光电池，将光能转化为电能。,8,6,、硅的工业制法：,粗硅：,纯硅：,2C+SiO,2,=Si+2CO,高温,Si+2Cl,2,=SiCl,4,SiCl,4,+2H,2,=Si+4HCl,高温,9,太阳能电池,10,电脑的中央处理器（,CPU,）,硅芯片的使用，使计算机的体积已缩小到笔记本一样大小了。,11,大规模集成电路,12,13,硅的用途非常广泛，可用来制造集成电路、晶体管、硅整流器等半导体器件，还可以制太阳能电池，制铝合金、铁合金等多种合金。,硅芯片,14,在美国旧金山，有个最大的高科技工业园区，称之为,“,硅谷,”,，它是现代电子工业和计算机发展的基地。这说明硅在电子工业革命中起着非常重要作用。,以硅为基础而制成的晶体管是计算机的心脏。,硅在,电子工业,中重要作用,15,二氧化硅,(SiO,2,),二氧化硅广泛存在于自然界中，与其他矿物共同构成了岩石。是一种坚硬难熔的固体。,硅石,硅矿山,16,1.,二氧化硅的存在,二、二氧化硅,二氧化硅,晶体,(,石英,),水晶,玛瑙,硅石,(,天然,),结晶形,无定形,17,水晶,晶体二氧化硅,18,玛 瑙,玛瑙,19,无定形二氧化硅,20,Si,O,二氧化硅的晶体结构示意图,2.,二氧化硅的结构,.,SiO,2,原子晶体,21,Si,O,二氧化硅的晶体结构示意图,SiO,2,是正四面体的空间网状结构，,因此性质很稳定,22,坚硬难熔的固体，,熔沸点比较高，,不溶于水，,硬度比较大。,3.,二氧化硅,物理性质,23,实验室盛装,NaOH,溶液的试剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞，你知道为什么吗？,防止玻璃中的,SiO,2,与,NaOH,溶液反应生成粘稠的,Na,2,SiO,3,，使瓶塞和瓶口粘在一起。,24,4.,二氧化硅,化学性质,SiO,2,+2NaOH=Na,2,SiO,3,+H,2,O,SiO,2,+CaO=CaSiO,3,高温,是酸性氧化物,SiO,2,+2OH,=SiO,3,2-,+H,2,O,25,不与酸反应（除氢氟酸以外）,SiO,2,+4HF=SiF,4,+2H,2,O,玻璃花雕刻工艺和我们化学有什么深厚的合作关系？,特殊性：,不能与水反应,26,第四章 非金属及其化合物,第一节 无机非金属材料的主角,硅,第二课时,27,练习：,1,地壳中含量第一和第二的两种元素所形成的化合物不具有的性质是,A,熔点很高,B,与水反应生成对应的酸,C,坚硬,D,可与烧碱反应生成盐,2,下列物质中，主要成分不是,SiO,2,的是,A,金刚砂,B,玛瑙,C,水晶,D,石英,B,A,(),(),28,3,、实验室现提供下列试剂瓶,细口磨口塞玻璃瓶,广口瓶,细口橡皮塞玻璃瓶,棕色广口瓶,细口塑料瓶，,如何存放下列药品,?,依据是什么,?,a.,二氧化硅,_b.,氢氧化钠溶液,c.,硝酸银晶体,_ d.,氢氟酸,_,e.,浓硫酸,_,29,1.,二氧化硅的存在,二、二氧化硅,2.,二氧化硅的结构,.,3.,二氧化硅,物理性质,4.,二氧化硅,化学性质,30,SiO,2,的化学性质（很不活泼）,2.特性,与,HF,的反应,SiO,2,4HF=SiF,4,2H,2,O,*,用途：雕刻玻璃,1.,酸性氧化物,与碱性氧化物反应,生成盐,SiO,2,CaO=CaSiO,3,与强碱反应生成盐和水,SiO,2,2NaOH=Na,2,SiO,3,H,2,O,硅酸钠,高温,31,二氧化硅,(,SiO,2,),二氧化,(,CO,2,),物理性质,熔沸点高、硬度大,熔沸点低硬度小,与水反应,不反应,CO,2,+H,2,O=H,2,CO,3,与碱反应,SiO,2,+2NaOH=Na,2,SiO,3,+H,2,O,CO,2,+2NaOH=Na,2,CO,3,+H,2,O,与碱性氧化物反应,SiO,2,+CaO=Ca SiO,3,CO,2,+Na,2,O=Na,2,CO,3,与酸反应,SiO,2,+4HF=SiF,4,+2H,2,O,不反应,与碳反应,SiO,2,+2C=Si+2CO,CO,2,+C=2CO,高温,高温,高温,32,5,、二氧化硅的用途,由于,SiO,2,具有优良的物理化学性能加上,SiO,2,在自然界的广泛存在，因此从古到今都被人类广泛地应用。,33,光学纤维胃镜,34,石 英 制 品,35,36,水晶,石英、玛瑙,37,二氧化硅用来制光导纤维,光导纤维就是比头发丝还细的、能传导光信号的玻璃丝。,制造光导纤维的材料就是二氧化硅。光导纤维主要用于,通讯、传感、测量等，光纤通讯的优点就是通信容量大，,一对光纤上可同时传送,3,万门电话。,38,现象,结论,反应式,76,实验,观察现象并填写下表,滴入酚酞溶液显红色，再滴入盐酸红色消失，并有透明胶状物质生成,Na,2,SiO,3,溶液呈碱性，与酸反应生成了,H,2,SiO,3,Na,2,SiO,3,+2HCl=H,2,SiO,3,+2NaCl,三.硅酸(,H,2,SiO,3,),1,、制备:,可溶性硅酸盐（如,Na,2,SiO,3,）,与酸反应,39,（,1,）,硅酸的制备,Na,2,SiO,3,+2HCl=2NaCl+H,2,SiO,3,（,2,）,硅酸的性质,物理,性质:白色,胶状,不溶于水的物,化学,性质:,弱酸性,酸性比碳酸弱.,H,2,SiO,3,+2NaOH=2,H,2,O,+,Na,2,SiO,3,不稳定性,H,2,SiO,3,=H,2,O+SiO,2,加热,Na,2,SiO,3,+H,2,O+CO,2,=Na,2,CO,3,+H,2,SiO,3,（,3,）用途：可作干燥剂和催化剂的载体,40,四、硅酸盐,硅酸盐结构复杂的固态化合物，,一般都不溶于水。,1.,含义：硅酸盐是由硅、氧和金属元素组成的化合物的总称,41,2.,硅酸盐的表示方法：,化学式法：,氧化物法：,硅酸钠,：,Na,2,SiO,3,硅酸钙,：,CaSiO,3,硅酸钠,：,Na,2,O,SiO,2,硅酸钙,：,CaO SiO,2,42,高岭石：,Al,2,O,3,2,SiO,2,2H,2,O,石棉：,CaO,3MgO,4SiO,2,沸石：,Na,2,O,Al,2,O,3,3,SiO,2,2H,2,O,云母：,K,2,O,3Al,2,O,3,6,SiO,2,2H,2,O,长石：,K,2,O,Al,2,O,3,6,SiO,2,水泥：,3CaO,SiO,2,2CaO,SiO,2,玻璃：,Na,2,O,CaO,6,SiO,2,粘土：,Al,2,O,3,2,SiO,2,2H,2,O,43,t,44,1.,下列物质中属于纯净物的是,(),A.Na,2,CO,3,10H,2,O,B.,水泥,C.,纯净的盐酸,D.,普通玻璃,3.,下列物质有固定熔点的是（）,A.,水泥,B.,玻璃,C.Na,2,OSiO,2,D.,水玻璃,2.,下列叙述正确的是,(),A.,酸均不能与酸性氧化物反应,B.,玻璃、陶瓷、水泥容器都不能贮存氢氟酸,C.,石灰抹墙、水泥砌墙过程的硬化原理相同,D.,石灰窑、玻璃熔炉出来的气体主要成分相同,A,BD,C,课堂小测,45,第四章 非金属及其化合物,第一节 无机非金属材料的主角,硅,第三课时,46,1,要除去,SiO,2,中混有的少量,CaO,杂质，最适宜的试剂是,A,纯碱溶液,B,盐酸,C,硫酸,D,苛性钠溶液,2,在一定条件下，下列物质不能与二氧化硅反应的是焦炭 纯碱 碳酸钙 氢氟酸 浓硝酸烧碱溶液 氧化钙氮气,A,B,C,D,课堂小测,47,3,将过量的,CO,2,分别通入,CaCl,2,溶液；,Na,2,SiO,3,溶液；,Ca(OH),2,溶液；,饱和,Na,2,CO,3,溶液。最终溶液中有白色沉淀析出的是,A,B,C,D,4,、高岭土是制造瓷器的主要原料，其组成可以表示为,Al,2,Si,2,O,x,(OH),y,。其中,x,、,y,的数,值分别是,A,7,、,2,B,5,、,4,C,6,、,3,D,3,、,6,48,5,下列表述正确的是（）,A,人造刚玉熔点很高，可用作高级耐火材料，主要成分是,SiO,2,B,在医疗上碳酸钠可用于治疗胃酸过多,C,用于现代通讯的光导纤维的主要成分是高纯度的硅,D,分散系中分散质粒子的直径：,Fe(OH),3,悬浊液,Fe(OH),3,胶体,FeCl,3,溶液,49,6.,下列说法正确的是,(),A.,二氧化硅溶于水显酸性,B.,二氧化碳通入水玻璃,(Na2SiO3,的水溶液,),可以得到原硅酸,.,C.,因为高温时,二氧化硅与碳酸钠反应放出二氧化碳,所以硅酸的酸性比碳酸强,.,D.,二氧化硅是酸性氧化物,它不溶于任何酸,7,用纯净的石英砂与烧碱溶液反应可以制,得水玻璃；将二氧化碳通入水玻璃中可制,得透明胶状物。请写出反应的化学方程式,及离子方程式。,50,最简单的硅酸盐是硅酸钠,（,Na,2,SiO,3,），,其,水溶液,俗称为水玻璃，,硅酸钠不能燃烧且不易受腐蚀，,可用作肥皂填料、木材防火剂等。,3.,硅酸钠,（,Na,2,SiO,3,）,51,关于硅酸盐说明：,1.,除硅酸钾、硅酸钠、硅酸铵以外均难溶于水,2.,硅酸钠是常见的可溶性硅酸盐之一，俗称,泡花碱,；它的水溶液俗称,水玻璃,，是一种粘合剂；,硅酸和二氧化硅的制备：,水玻璃可保存玻璃瓶中,但不能使用玻璃塞,要用橡胶塞,较强酸和可溶性硅酸盐反应制硅酸,2HCl+Na,2,SiO,3,+H,2,O=H,4,SiO,4,+2NaCl,H,4,SiO,4,H,2,SiO,3,SiO,2,常温分解,受热分解,52,无机非金属材料,硅酸盐产品,陶瓷,水泥,玻璃,五、硅酸盐工业,53,